[发明专利]基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量方法及装置

说明书

本发明适用于机器视觉技术领域，提供了一种基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量方法及装置。所述方法包括：通过计算机控制两台投影仪分别从不同角度投影相同频率的条纹到被测物体的表面上；通过照相机拍摄所述两台投影仪投影的条纹图像；根据拍摄的所述条纹图像计算出各个角度条纹的相位图函数；通过空间相位展开方法对各个角度条纹的所述相位图函数进行相位展开；根据相位展开的结果进行数据融合，获得被测物体的三维形貌数据。通过本发明，可消除单角度测量带来的阴影区域并提高测量结果的信噪比。

技术领域

本发明属于机器视觉技术领域，尤其涉及基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量方法及装置。

背景技术

三维形貌测量技术已逐步成为信息技术发展的重要方向。由于具有较高的测量精度，基于条纹投影的三维形貌测量技术在工业检测、机器人视觉、医疗、安保、文物保护等方面已经取得了广泛应用。

基于条纹投影的三维形貌测量技术基本原理是将由计算机产生的正弦条纹信号投影到待测量物体和参考平面表面，然后用照相机拍摄变形的条纹图像和参考条纹图像，通过对条纹图像进行分析处理得到被测量物体的三维形貌数据。

然而，现有的条纹投影测量方法大多只适用单角度投影，但单角度投影产生的物体表面阴影区域无法获得测量结果，影响到测量结果的可靠性。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供一种基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量方法及装置，以通过双角度的条纹投影，提高测量结果的可靠性。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量方法，应用于包括两台投影仪、一台照相机以及一台计算机的系统，其中所述照相机的光轴垂直于参考平面，两台投影仪的光轴与所述照相机的光轴处于同一平面且在所述照相机的左右两侧与所述照相机的光轴呈相同夹角，所述方法包括：

通过所述计算机控制所述两台投影仪分别从不同角度投影相同频率的条纹到被测物体的表面上；

通过所述照相机拍摄所述两台投影仪投影的条纹图像；

根据拍摄的所述条纹图像计算出各个角度条纹的相位图函数；

通过空间相位展开方法对各个角度条纹的所述相位图函数进行相位展开；

根据相位展开的结果进行数据融合，获得被测物体的三维形貌数据。

第二方面，一种基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量装置，应用于包括两台投影仪、一台照相机以及一台计算机的系统，其中所述照相机的光轴垂直于参考平面，两台投影仪的光轴与所述照相机的光轴处于同一平面且在所述照相机的左右两侧与所述照相机的光轴呈相同夹角，所述装置包括：

投影单元，用于通过所述计算机控制所述两台投影仪分别从不同角度投影相同频率的条纹到被测物体的表面上；

拍摄单元，用于通过所述照相机拍摄所述两台投影仪投影的条纹图像；

计算单元，用于根据拍摄的所述条纹图像计算出各个角度条纹的相位图函数；

处理单元，用于通过空间相位展开方法对各个角度条纹的所述相位图函数进行相位展开；

三维形貌数据获取单元，用于根据相位展开的结果进行数据融合，获得被测物体的三维形貌数据。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例采用双角度条纹投影的方式，能够有效避免投影区域的死角，提高测量结果的可靠性。而且，对两个角度的测量数据进行融合，可消除单角度测量带来的阴影区域并提高测量结果的信噪比，具有较强的易用性和实用性。

附图说明